<P align=center>基于COM+技術(shù)的大型分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究<BR><BR>成都理工大學(xué) 應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院 四川 成都 610059<BR>覃章健<BR>四川拓普數(shù)字設(shè)備有限公司 四川 成都 610031<BR>楊珣 文彬 楊旻 </P> <P></P> <P><STRONG>摘要：</STRONG> 本文介紹了一種基于COM＋技術(shù)的大型分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。闡述了用COM＋技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的適用性，闡明了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和工作原理，并對(duì)系統(tǒng)的安全性機(jī)制和軟件設(shè)計(jì)作了具體論述。<BR><STRONG>關(guān)鍵詞：</STRONG> COM＋ 測(cè)控系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)<BR>中圖分類號(hào)： TP393<BR>文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B</P> <P><STRONG>Abstract：</STRONG> It gives you a design project of system for large-scale distributed network measurement and control based on COM+. Applicability of using COM+ in design the system is told, thought about the design and the working principle are clarified, and both the security mechanism about the system and the software design are discussed.<BR><STRONG>Key words：</STRONG> COM＋ measurement and control system network measurement and control system </P> <P><STRONG>一.引言<BR></STRONG>隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于PC的測(cè)控系統(tǒng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在軍事、航空航天和工業(yè)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。并且，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為了滿足測(cè)控系統(tǒng)互連、測(cè)試數(shù)據(jù)共享和提高測(cè)控系統(tǒng)工作的可靠性等方面的需要，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也逐漸地被應(yīng)用到了測(cè)控領(lǐng)域，從而為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表達(dá)帶來(lái)了一些新的方法和途徑。應(yīng)運(yùn)而生，采用什么核心技術(shù)，運(yùn)用哪些軟硬件設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)成了測(cè)控技術(shù)中值得關(guān)注的問(wèn)題。這里，我們基于COM＋技術(shù)，充分利用COM＋的實(shí)現(xiàn)分布式應(yīng)用的功能，提出了一種大型分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。</P> <P><STRONG>二.COM＋特點(diǎn)及其對(duì)開(kāi)發(fā)分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的適用性</STRONG><BR>過(guò)去，網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)多使用GPIB總線臺(tái)式儀器，采用單臺(tái)儀器設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接，在局域網(wǎng)上組建測(cè)控網(wǎng)絡(luò)（其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖0）。其規(guī)模小，總線、設(shè)備單一，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)都容易�，F(xiàn)在，多總線多種儀器在大至Internet的大型網(wǎng)絡(luò)上組建成遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)成為主要發(fā)展趨勢(shì)。面對(duì)如此龐大的系統(tǒng)，必須采用大型分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，我們選擇了COM＋技術(shù)，利用其分布式應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)我們的大型分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)。<BR>COM＋是COM的新發(fā)展，是COM更高層次上的應(yīng)用。它不再局限于COM的組件技術(shù)，而是更注重于分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，甚至是Microsoft系統(tǒng)平臺(tái)策略和軟件發(fā)展策略的一部分。COM＋技術(shù)最鮮明的特點(diǎn)是它可以輕松方便地實(shí)現(xiàn)組件對(duì)象跨進(jìn)程、跨計(jì)算機(jī)、跨網(wǎng)絡(luò)甚至跨操作系統(tǒng)平臺(tái)地運(yùn)行，并且實(shí)現(xiàn)這種分布式結(jié)構(gòu)全依靠系統(tǒng)服務(wù)本身，開(kāi)發(fā)人員不必考慮系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，只需把精力集中在業(yè)務(wù)邏輯的解決上，就能開(kāi)發(fā)出規(guī)模可變、可靠性高的分布式應(yīng)用程序。這正是選擇COM＋技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)我們的大型分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的原因。<BR>大型的網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)一般都是多總線多種儀器連在以太網(wǎng)上的遠(yuǎn)程測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。比如：采用PXI總線儀器、VXI總線模塊儀器、GPIB總線臺(tái)式儀器、SCXI總線調(diào)理模塊、PC機(jī)板卡儀器等多種總線儀器混合互連，構(gòu)成示波器、信號(hào)源、計(jì)數(shù)器、多用表、數(shù)據(jù)采集及圖象采集等多種儀器的連接，組成集測(cè)量、控制和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視于一體的Internet遠(yuǎn)程虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)平臺(tái)。面對(duì)諸多的測(cè)控儀器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)之的遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，遠(yuǎn)程管理，較理想的方法是：運(yùn)用COM＋技術(shù)，編寫(xiě)各類軟件組件分布式地運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)上的各服務(wù)器計(jì)算機(jī)上，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)各類儀器設(shè)備的測(cè)控，客戶機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)向服務(wù)器提出請(qǐng)求訪問(wèn)其控制的儀器設(shè)備，由服務(wù)器與客戶機(jī)之間的組件通信把數(shù)據(jù)或控制傳送于客戶機(jī)與儀器設(shè)備之間。<BR>COM＋技術(shù)應(yīng)用于大型分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)中有其明顯的優(yōu)勢(shì)。首先，其可擴(kuò)展性強(qiáng)：系統(tǒng)每增加一種子系統(tǒng)即是對(duì)主控臺(tái)增加一種組件，由它封裝數(shù)據(jù)及方法實(shí)現(xiàn)和其相關(guān)的控制功能，并對(duì)于子系統(tǒng)增減設(shè)備也即是增減該子系統(tǒng)組件服務(wù)器上的相應(yīng)組件，而對(duì)于控制系統(tǒng)的其它部分不用做任何的變化。其次，實(shí)時(shí)性可靠性好：網(wǎng)絡(luò)間控制流及數(shù)據(jù)流的傳輸相當(dāng)穩(wěn)定，一旦形成組件后，Microsoft便為COM+定義了一種訪問(wèn)軟件服務(wù)的通用方法，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)及控制信息的傳遞全由Windows自身管理了起來(lái)。還有，可維護(hù)性高：COM+對(duì)象具有支持多個(gè)接口的能力，新增功能時(shí)可用添加新的接口的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)；因此在進(jìn)行軟件修改或升級(jí)時(shí)，對(duì)已實(shí)現(xiàn)的軟件組件，只需修改增加相應(yīng)接口便可，且對(duì)原有的接口不會(huì)有任何的損害，因而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的其它程序也不會(huì)有任何的影響。</P> <P><STRONG>三.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理</STRONG><BR>設(shè)備管理服務(wù)器可分為域控制服務(wù)器和軟件組件服務(wù)器兩種。域控制服務(wù)器運(yùn)行Windows 2000 Server操作系統(tǒng)，作為測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主服務(wù)器，負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)中的所有TCP/IP與其他總線接口轉(zhuǎn)換器設(shè)備，如：分配IP地址等。軟件組件服務(wù)器運(yùn)行Windows 2000 Professional以上的操作系統(tǒng)，其運(yùn)行控制各類測(cè)控設(shè)備儀器的軟件組件，用于為客戶機(jī)提供服務(wù)和控制網(wǎng)絡(luò)中的各類測(cè)控設(shè)備儀器。<BR>客戶機(jī)運(yùn)行Windows 98以上的操作系統(tǒng)，其通過(guò)向軟件組件服務(wù)器提出訪問(wèn)測(cè)控設(shè)備儀器請(qǐng)求，由服務(wù)器從設(shè)備儀器中讀取數(shù)據(jù)傳給客戶機(jī)，客戶機(jī)分析處理數(shù)據(jù)后再把控制或數(shù)據(jù)經(jīng)服務(wù)器回傳至測(cè)控設(shè)備儀器。當(dāng)客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求訪問(wèn)某臺(tái)測(cè)控設(shè)備時(shí)，服務(wù)器端會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)控制該設(shè)備的軟件組件，通過(guò)軟件組件實(shí)現(xiàn)客戶機(jī)與測(cè)控設(shè)備通信。<BR>域控制服務(wù)器、軟件組件服務(wù)器、客戶機(jī)僅是邏輯概念，實(shí)際上，域控制服務(wù)器、軟件組件服務(wù)器、客戶機(jī)可以為同一物理設(shè)備。<BR>TCP/IP與其他總線接口轉(zhuǎn)換器用于在網(wǎng)絡(luò)層完成以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議和測(cè)控設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線RS-232、RS-485、GPIB、并口通信等協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，完成以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換。這樣的設(shè)備很多，如實(shí)現(xiàn)臺(tái)式儀器GPIB接口與TCP/IP轉(zhuǎn)換的TEK AD-007，實(shí)現(xiàn)RS-232、RS-485、并口通信與TCP/IP轉(zhuǎn)換的“網(wǎng)絡(luò)通”等。</P> <P><STRONG>四.系統(tǒng)安全性機(jī)制</STRONG><BR>采用了COM＋技術(shù)，系統(tǒng)一般都跨網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，因此安全性尤為重要。實(shí)際上，COM＋本身也有一套安全性機(jī)制。如，基于windows NT的鑒定服務(wù)（authentication service）機(jī)制。COM＋采用基于角色的安全模型，根據(jù)用戶的角色訪問(wèn)應(yīng)用的有關(guān)功能模塊。COM+可以為每個(gè)組件、每個(gè)接口或每個(gè)方法指定安全角色。<BR>除此之外，也可以另外自行附加一些安全性機(jī)制，如采用數(shù)據(jù)庫(kù)，在客戶端向測(cè)控設(shè)備通信的過(guò)程中，把訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)權(quán)限附加到此過(guò)程中來(lái)。設(shè)計(jì)思想如圖1，但還需另設(shè)一數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。工作過(guò)程如下述：<BR>當(dāng)客戶端向軟件組件服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求訪問(wèn)之前，首先訪問(wèn)服務(wù)器配置數(shù)據(jù)庫(kù)，若有權(quán)訪問(wèn)服務(wù)器配置數(shù)據(jù)庫(kù)的某服務(wù)器信息條目，就利用該條目信息訪問(wèn)該服務(wù)器，否則，客戶端無(wú)權(quán)訪問(wèn)此服務(wù)器。<BR>當(dāng)服務(wù)器訪問(wèn)測(cè)控設(shè)備之前，先得訪問(wèn)測(cè)控設(shè)備配置數(shù)據(jù)庫(kù)，若有權(quán)訪問(wèn)測(cè)控設(shè)備配置數(shù)據(jù)庫(kù)的某測(cè)控設(shè)備信息條目，就利用該條目信息訪問(wèn)該測(cè)控設(shè)備，否則，客戶端無(wú)權(quán)訪問(wèn)此測(cè)控設(shè)備。<BR>通過(guò)以上兩個(gè)過(guò)程，就給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)再加了一道安全防線。</P> <P><STRONG>五.軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</STRONG><BR>由于我們的網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)采用了COM＋技術(shù)，軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)必然分為服務(wù)器端軟件組件開(kāi)發(fā)和客戶端應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)兩個(gè)部分。<BR>服務(wù)器端軟件開(kāi)發(fā)包括兩方面的工作：COM組件開(kāi)發(fā)和組件注冊(cè)安裝到COM＋應(yīng)用程序中。<BR>COM組件一般用visual c++6.0中的ATL COM AppWizard開(kāi)發(fā)，運(yùn)用它開(kāi)發(fā)COM應(yīng)用是一件非常簡(jiǎn)單的事情。網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)中的軟件組件的接口有其共性，一般可按如下設(shè)計(jì)：<BR>為接口添加一個(gè)屬性RemoteIP，其用來(lái)指明測(cè)控設(shè)備所連接的TCP/IP與其他總線接口轉(zhuǎn)換器的IP地址。<BR>為接口添加三個(gè)方法Link()、GetData()和SendData()。Link()方法用于連接服務(wù)器和轉(zhuǎn)接器設(shè)備。GetData()和SendData()方法分別用來(lái)服務(wù)器從測(cè)控設(shè)備接收數(shù)據(jù)和向測(cè)控設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。<BR>為接口添加一個(gè)事件DataArrive()，該事件的觸發(fā)用于通知服務(wù)器，測(cè)控設(shè)備傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)已到達(dá)，服務(wù)器隨后接收數(shù)據(jù)并放入其緩存。<BR>組件注冊(cè)安裝到COM＋應(yīng)用程序中很簡(jiǎn)單。以DLL為擴(kuò)展名的組件注冊(cè)運(yùn)用regsvr32.exe命令行程序來(lái)完成；以EXE為擴(kuò)展名的組件注冊(cè)運(yùn)行該組件文件并帶上參數(shù)/RegServer(反注冊(cè)帶參數(shù)/UnRegServer)。組件安裝到COM＋應(yīng)用程序中用“控制面板”中的“管理工具”中的“組件服務(wù)”圖形界面工具可輕松完成。<BR>客戶端應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)用于完成應(yīng)用層的用戶邏輯業(yè)務(wù)。其數(shù)據(jù)來(lái)源正是客戶機(jī)與激活的遠(yuǎn)程服務(wù)器上的軟件組件通信而傳回的數(shù)據(jù)。</P> <P><STRONG>六，結(jié)束語(yǔ)</STRONG><BR>基于COM＋技術(shù)而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)，通用性強(qiáng)，可擴(kuò)展性好，此設(shè)計(jì)思想適用于大多數(shù)系統(tǒng)集成項(xiàng)目，可用于大部分網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。特別是針對(duì)多總線多測(cè)控儀器設(shè)備的大型網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)，用此技術(shù)和設(shè)計(jì)思想，可大大減小實(shí)現(xiàn)難度，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。運(yùn)用此設(shè)計(jì)思想和方案，我們?yōu)槟硢挝粚?shí)現(xiàn)了一套大型示波器測(cè)試系統(tǒng)，其穩(wěn)定性、可靠性都很高，效果不錯(cuò)。</P> <P><STRONG>參考文獻(xiàn)</STRONG></P> <P>[1] 余英 梁剛 編著 Visual C++實(shí)踐與提高――COM和COM＋篇 中國(guó)鐵道出版社，2001<BR>[2] 王 承 何志偉 基于虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)架及實(shí)現(xiàn)<BR>[3] 潘仕彬 何 錚 用于單片機(jī)的以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)--網(wǎng)絡(luò)通<BR>[4] Tektronix TDS500D,TDS600B & TDS700D Digitizing Oscilloscopes<BR>User Manual 071-0130-03<BR>[5] Tektronix TLS216 Logic Scope Programmer Manual 070-8835-00<BR>[6] the DSA 601A, DSA 602A Digitizing Signal Analyzers Programmer Reference</P> <P><STRONG>作者簡(jiǎn)介：</STRONG></P> <P>覃章健 （1975 - ），男，湖北松滋人，成都理工大學(xué)應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院測(cè)試計(jì)量及儀器專業(yè)碩士生，研究方向：圖像通信。<BR>楊珣 （1978 - ），男，成都人，蘭州大學(xué)信息工程專業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)任四川拓普數(shù)字設(shè)備有限公司系統(tǒng)工程師，主要從事測(cè)控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)軟件研發(fā)工作。<BR>文彬 （1977 - ），男，成都人，成都電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)任四川拓普數(shù)字設(shè)備有限公司軟件工程師，主要從事有關(guān)數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理軟件研發(fā)工作。<BR>楊旻 （1969 - ），男，成都人，高級(jí)工程師，1991年畢業(yè)于浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)院，現(xiàn)任四川拓普數(shù)字設(shè)備有限公司總工，主要從事測(cè)控系統(tǒng)硬件及軟件的總體設(shè)計(jì)及研發(fā)工作。 </P>
